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The composite materials recycling is facing many problems. The objective of this study is to find an alternative process to current recycling solutions for thermosetting composites, particularly for big parts like boats or wind turbine blades. A new method adapted to the recycling of unsaturated polyester glass fibers reinforced composite is studied in this work: the rolling at a temperature at which the mechanical properties of the resin are significantly modified. It is a thermomechanical process. At first, the convenient thermomechanical and tribological characterizations of the chosen unsaturated polyester glass fibers composite and its matrix are carried out under different conditions. They were used to set the parameters and the conditions of this process adaptedto the composite and the resin. Secondly, the rolling is modeled mechanically by the slice method using the Bland & Ford and the hydrodynamic models. A finite element model is compared to the analytical calculations. The thermal model is calculated using a finite difference method.Finally, the experimental results of the rolling of the composite, at the convenient temperature, are compared to the results given by the mechanical and thermal models. It was found that the rolling allows forming the thermoset composite or its matrix. However, reducing the thickness of the composite was not possible; Le recyclage des matériaux composites est une problématique de plus en plus prégnante pour le développement de la filière. L’objectif de cette étude est de trouver une alternative aux méthodes de recyclage reconnues des composites thermodurcissables, particulièrement lorsqu’ils sont de grande taille. Un nouveau procédé de recyclage des composites à matrice polyester renforcée fibres de verre est ainsi étudié dans ce travail : le laminage avec une calandre chauffée, à une température à laquelle une modification significative des propriétés mécaniques de la résine est observée. Il s’agit donc d’une méthode thermomécanique qui a comme but la mise en forme de composite (par gauchissement ou dégauchissement) à une température aux alentours de sa température de transition vitreuse.Dans un premier temps, les caractérisations thermomécaniques et tribologiques du composite et de sa matrice ont été réalisées dans différentes conditions.Ces caractérisations permettent de fixer les paramètres et les conditions du procédé retenu pour les appliquer à notre composite. Dans un second temps, le comportement mécanique en laminage est modélisé analytiquement par la méthode des tranches en utilisant le modèles de Bland & Ford et le modèle hydrodynamique. Une modélisation mécanique obtenue par éléments finis est comparée aux précédentes. Le couplage thermique est modélisé par une méthode de différences finies.Enfin, les résultats expérimentaux du laminage du composite sont comparés aux résultats donnés par les modèles analytiques ainsi qu’à ceux de la modélisation thermomécanique. Il a été trouvé que le laminage permet de modifier la forme de pièces réalisées avec notre composite thermodurcissable ou avec de la résine seule, en les redressant ou gauchissant. En revanche, il n’a pas été possible de diminuer l’épaisseur des plaques laminées à cause de leur viscoélastisité.

In the numerous thermomechanical manufacturing processes such as rolling, welding, or even machining involve either moving loads with respect to the fixed material or moving material with respect to fixed loads. In all cases, after a transient regime which is generally quite short, the thermal, metallurgical, and mechanical fields associated with these processes reach a steady state. The search for these stationary states using the classical finite element method requires the implementation of complex and expensive models where the loads move with respect to the material (or vice versa). The steady-state simulation in one increment has been the subject of much researches over the past thirty years. Methods are now available and some are integrated into calculation codes commercial. Thus, a so-called Moving Reference Frame method proposed by various authors is available in the SYSWELD software. This method makes it possible to calculate the steady-state of thermal, metallurgical, and mechanical states associated with a welding process, by solving a thermal diffusion-convection problem in thermal-metallurgy and by integrating, in mechanics, the constitutive equations of the material along the streamline. Moreover, this method has been used successfully in many applications, it nevertheless has some limitations. Thus the mesh must be structured and the convergence of computations is generally quite slow. In this thesis, we propose to solve the mechanical problem in a frame linked to the solicitations, by relying on a finite element calculation method based on nodal integration and the SCNI (Stabilized Conforming Numerical Integration) technique. This method allows the use of tetrahedron meshes (or 2D triangles) without encountering a locking problem resulting from the plastic incompressibility associated with the von Mises plasticity criterion. Rather than directly calculating the steady-state, the general idea here is to construct the steady-state from a transient analysis by bringing material step by step upstream and by making it exit downstream of a fixed mesh related to the solicitations and of the limited mesh size. The steady-state is therefore only achieved after certain steps of analysis. Apart from a general introduction (Chapter 1) and a state of the art on the existing methods (Chapter 2), we present an approach of simulation of the movement of material within the framework of the classical finite element method on a welding problem (Chapter 3). We also provide relevant thermal boundary conditions for directly calculating the steady-state of temperature distribution. The finite element method based on the nodal integration technique is then described in Chapter 4. The advantages and disadvantages of the method are discussed. The nodal-integration-based finite element is validated by comparing its simulation results with classical finite element methods in large elastoplastic strains, a bending problem, and a thermomechanical simulation of welding. The nodal-integration-based finite element is then developed and applied to simulate material motion (Chapter 5). Three types of movement are considered: translational, circular, and helical. Different methods of field transport are approached and discussed as well as thermomechanical coupling. Perspectives for this work are presented in Chapter 6. The envisaged perspectives aim, on the one hand, to improve the proposed method and on the other hand, to develop the method to simulate other processes. A first application of the material motion method to the simulation of the orthogonal cut is presented there., De nombreux procédés de fabrication thermomécanique comme le laminage, le soudage ou encore l’usinage mettent en jeu soit des sollicitations mobiles par rapport à la matière fixe, soit de la matière mobile par rapport à des sollicitations fixes. Dans tous les cas, après un régime transitoire en général assez court, les champs thermiques, métallurgiques et mécaniques associés à ces procédés atteignent un état stationnaire. La recherche de ces états stationnaires à l’aide de la méthode des éléments finis classique nécessite de mettre en œuvre des modèles complexes et couteux où les sollicitations se déplacent par rapport à la matière (ou l’inverse). La recherche directe des états stationnaires a fait l’objet de nombreux travaux de recherche ces trente dernières années. Des méthodes sont aujourd’hui disponibles et pour certaines sont proposées dans des codes de calcul du commerce. Ainsi, une option de calcul dite repère mobile proposée par différents auteurs est disponible dans le logiciel SYSWELD. Cette méthode permet de calculer les états thermique, métallurgique et mécanique stationnaires associés à un procédé de soudage, en résolvant un problème de diffusion-convection en thermique et en intégrant, en mécanique, les équations constitutives du comportement du matériau le long des lignes de courant. Si cette méthode a été utilisée avec succès dans de nombreuses applications, elle présente néanmoins quelques limitations. Ainsi le maillage doit être structuré et la convergence des calculs est en général assez lente. Nous proposons dans cette thèse de résoudre le problème mécanique dans un repère lié aux sollicitations, en nous appuyant sur une méthode de calcul par éléments finis reposant sur l’intégration nodale et la technique SCNI (Stabilized Conforming Numerical Integration). Cette méthode permet l’utilisation de maillages en tétraèdres (ou triangles en 2D) sans rencontrer de problème de verrouillage volumique résultant de l’incompressibilité plastique associée au critère de plasticité de von Mises. Plutôt que de rechercher directement l’état stationnaire, l’idée générale est ici de construire l’état stationnaire à partir d’une analyse transitoire en faisant entrer pas à pas la matière par l’amont et en la faisant sortir par l’aval d’un maillage fixe par rapport aux sollicitations et de taille limitée. L’état stationnaire n’est donc atteint qu’au bout d’un certain temps d’analyse. Après une introduction générale (Chapitre 1) et un état de l’art sur les méthodes existantes (Chapitre 2), nous présentons une approche de simulation du mouvement de matière dans le cadre de la méthode des éléments finis classique sur un problème de soudage (Chapitre 3). Nous y proposons également des conditions aux limites thermiques pertinentes pour calculer directement la distribution de températures en régime stationnaire. La méthode des éléments finis reposant sur l’intégration nodale est ensuite décrite au Chapitre 4. Les avantages et inconvénients de la méthode sont discutés. La méthode est validée sur une application en grandes déformations élastoplastiques, un problème de flexion et une simulation thermomécanique de soudage. La méthode des éléments finis reposant sur l’intégration nodale est alors développée pour prendre en compte un mouvement de matière (Chapitre 5). Trois types de mouvement sont considérés : en translation, circulaire et en hélice. Différentes méthodes de transport de champ sont abordées et discutées ainsi que le couplage thermomécanique. Des perspectives à ce travail sont proposées au Chapitre 6. Les perspectives envisagées visent d’une part à améliorer la méthode proposée et d’autre part, à développer la méthode pour simuler d’autres procédés. Une première application de la méthode à la simulation de la coupe orthogonale y est présentée.

International audience; Le contrôle en ligne de la faible épaisseur des bandes métalliques obtenues par laminage à froid constitue un défi technologique. Un stressomètre (rouleau de planéité) prototype de haute performance (en résolution spatiale (5 mm) et en pression (kPa)) a été mis au point par Arcelor-Mittal (AM) et le CEA LIST. La répartition des efforts sur une génératrice est mesurée par réseaux de Bragg, à haute cadence (kHz) de façon synchrone.

National audience; In a context of sustainable and integrated development, it would be desirable to limit the use of civil engineering in flood risk management and favour solutions that are more respectful of ecosystems. However, not all authors agree on the effectiveness of actions by pouring on runoff to mitigate flooding. To address these disagreements, we first present some keys to understanding runoff phenomena, which are more complex than they appear to be to understand and quantify, especially at the watershed level that is appropriate for a flood prevention strategy. Then, it appears that actions by pouring, including hedges, laminate runoff to a certain intensity, and that generalizations should be wary of. It is not a question of excluding actions by paying, but rather of specifying their limits. Finally, the notion of interest or effectiveness must be placed in a multi-objective context. The actors have different priorities. It is up to them to define together their multi-criteria analysis methodology, as well as criteria for each of the effects - hydrological (on erosion, local or downstream flooding, water quantity and quality), heritage, environmental....; Dans un contexte de développement durable et intégré, il serait souhaitable de limiter le recours au génie civil en gestion du risque inondation et privilégier des solutions plus respectueuses des écosystèmes. Cependant, tous les auteurs ne sont pas d'accord sur l'efficacité des actions en versant sur le ruissellement pour atténuer les inondations. Pour appréhender ces désaccords, nous présentons d'abord quelques clés de compréhension des phénomènes de ruissellement, plus complexes qu'il n'y paraît à comprendre et à quantifier, surtout à l'échelle du bassin versant qui convient pour une stratégie de prévention des inondations. Ensuite, il apparaît que les actions en versant, dont les haies, laminent les ruissellements jusqu'à une certaine intensité, et qu'il faut se méfier des généralisations. Il ne s'agit pas d'écarter les actions en versant, mais bien d'en préciser les limites. Enfin, il faut replacer la notion d'intérêt ou d'efficacité dans un contexte multi-objectifs. Les acteurs ont des priorités différentes. Il leur appartient de définir ensemble leur méthodologie d'analyse multi-critères, ainsi que des critères pour chacun des effets - hydrologiques (sur l'érosion, les inondations locales ou à l'aval, la quantité et la qualité de l'eau), patrimoniaux, environnementaux...

L’objectif de cet article est l’étude de l’influence de l’épaisseur sur le coefficient de dilatation thermique de la tôle AlMgSi. Les résultats obtenus dépendent fortement de l’épaisseur. Les courbes dilatométriques varient d’une direction à une autre. Il y a présence d’une anisotropie dont l’intensité dépend de l’épaisseur et de la direction de mesure. L’échantillon prélevé selon la direction Y et dont l’épaisseur est de 1.15mm présente une dilatation faible devant les autres. Ce comportement le rend intéressant dans le domaine industriel.

Le Bénin a lancé en 2015 plusieurs études d’Avant-Projet Détaillé pour équiper d’ouvrage hydroélectrique le fleuve Ouémé afin de pallier le déficit énergétique du pays. L’aménagement hydroélectrique de Vossa fait partie de ce programme. Cette communication vise à présenter sommairement le projet et surtout à décrire la méthodologie suivie pour le dimensionnement des ouvrages permettant l’évacuation des crues. La méthodologie proposée se base sur les dernières pratiques et recommandations pour le dimensionnement des évacuateurs des crues. Bien que le choix de la solution des évacuateurs retenus ne résulte pas uniquement de l’analyse multicritères de différentes solutions présentée pour différents scénarii de fonctionnement, celle-ci permet de guider la décision vers deux structures complémentaires. Un évacuateur principal vanné est utilisé lors des évènements hydrologiques les plus critiques grâce à un débit important lors de l’ouverture de 4 vannes radiales). Un évacuateur secondaire à seuil libre calé au niveau de Retenue Normale permet de réguler le plan d’eau la plupart du temps et pour les crues les plus courantes (rôle de trop plein assumé). Ce dernier accroit également un peu la sécurité de l’aménagement en cas de crue extrême ou de dysfonctionnement d’une vanne.

Le barrage de Yaté, situé en Nouvelle-Calédonie, est soumis à un régime de crues d’influence cyclonique qui occasionne une gestion des crues atypique. Malgré un bassin versant de plus de 400 km², le temps de base pour la crue est de quelques heures, conséquence de pluies extrêmement intenses mais de courte durée, ce qui occasionne des épisodes avec des hydrogrammes pointus et des débits maximums particulièrement élevés (plus de 10 000 m3/s pour une crue millénale). La surface du lac de retenue étant de l’ordre de 40 km², un laminage important va s’effectuer, absorbant nettement la pointe de crue. L’exploitant de l’ouvrage, a profité de ces spécificités pour augmenter le laminage possible et améliorer les capacités de passage des crues en mettant en place un système de déstockage préventif. Six stations pluviométriques ont été installées sur le bassin versant et transmettent chaque heure les cumuls horaires des pluies aux serveurs informatiques installés au barrage. Les volumes sortants du barrage sont transmis aux mêmes serveurs par le PC de supervision barrage. Un modèle pluie-débit est implanté dans les serveurs et permet d’estimer les débits qui arriveront au barrage dans une échéance de 4 heures. Lors des épisodes de crues, tant que la pointe n’est pas passée, l’exploitant procède à un déstockage préventif dépendant de l’estimation du débit prévu dans 4h, au moyen des vannes segment de l’évacuateur de crues. L’article présente les performances apportées par ce mode de gestion, ainsi que les études de robustesses associées. Ce mode de gestion, montre des perspectives intéressantes pouvant être appliquées sur de nombreux barrages.

Rolling is a hot forming process dedicated to manufacture bars with different diameters. The initial product is a bloom from the continuous casting. The bloom contains inclusions which have different forms, sizes and distributions. The rolling reduces the diameter of the bar and acts on the material microstructure by fragmenting and dispersing the inclusions. The aim of the thesis work is to understand the behavior of the inclusions with the rolling thermo mechanical loading effects. The direct investigations on the rolling mill are not possible because of the size of the installations. To address this problem, the solution is to develop and validate a small scale characterization test reproducing the thermo mechanical loading of the rolled bar. To achieve this, the rolling mill is modeled. Only the solicitations which have a major role on the behavior of the defects are reproduced. An open-die forging test is designed, manufactured and implemented on the VULCAIN installation of the ENSAM. The artificial defects which have a similar malleability to the real defects are integrated into the sample. A parametric experimental campaign has been conducted on the different defects. The forged samples have been analyzed with non-destructive methods such as ultrasound, radiography and tomography. These analyses allowed to follow the behavior of the defects and to observe certain phenomena illustrated in the literature such as the emergence of a cavity on the defect-matrix interface.; Le laminage est un procédé de mise en forme à chaud permettant d’obtenir des barres de différents diamètres en partant de blooms issus de la coulée continue. Dans les bruts de coulée se répartissent des inclusions qui sont de natures, de formes et de tailles différentes. Le laminage va permettre de réduire le diamètre de la barre et d’agir sur la microstructure du matériau, notamment, en fragmentant et dispersant les inclusions. L’objectif des travaux de thèse est de contribuer à la compréhension des effets du chargement thermomécanique sur l’évolution des défauts de coulée en laminage. Vu la dimension des installations, les investigations expérimentales directes sur les moyens industriels ne sont pas envisageables. L’idée développée dans les travaux de thèse concerne la mise en place et la validation d’un essai de caractérisation à échelle réduite reproduisant le chemin thermomécanique subi par la matière au cours du laminage. Pour ce faire la ligne de laminage industrielle est modélisée afin d’obtenir le chargement thermomécanique de la barre au cours du laminage. Seules les sollicitations ayant un rôle majeur sur le comportement des défauts sont reproduites. Un essai dit de « forgeage libre » a ainsi été conçu, réalisé, mis en place sur les moyens de mise en forme de la plateforme VULCAIN de l’ENSAM. L’essai a été utilisé avec des défauts artificiels présentant des similarités comme la malléabilité avec les défauts réels. Une campagne expérimentale paramétrique a été menée sur les différents types de défauts. Les échantillons forgés ont été analysés par des méthodes non destructives comme les ultrasons, la radiographie et la tomographie X. Ces analyses ont permis de suivre le comportement du défaut et d’observer certains phénomènes mis en évidence dans la littérature comme l’apparition de cavité à l’interface défaut-matrice

In order to save material yields in cold rolling process, the thesis aims at developing a predictive width variation model accurate and fast enough to be used online. Many efforts began in the 1960s in developing empirical formula. Afterward, the Upper Bound Method (UBM ) became more common. [Oh 1975]'s model with 3D "simple" velocity field estimates well the width variation for finishing mill rolling conditions. [Komori 2002] proposed a combination of fundamental ones to obtain a computer program depending minimally on the assumed velocity fields. However, only two fundamental fields were introduced and formed a subset of the "simple" family. [Serek 2008] studied a quadratic velocity family that includes the "simple" one and leads to better results with a higher computing time. Focusing on UBM , the first result of the thesis is a 2D model with an oscillating velocity field family. The model results to an optimum velocity that oscillates spatially throughout the roll-bite. The optimum power and the velocity field are closer to Lam3-Tec3 results than the "simple" one. For 3D modelling, we chose the 3D "simple" UBM and carried a comparison to the experiments performed at Arcelor Mittal using narrow strips [64]. A very good agreement is obtained. Further, a new UBM model is developed for a crowned strip with cylindrical work-rolls. It shows that the width variation decreases as a function of the strip crown and the results match well those of Lam3-Tec3 . However, the UBM considers only a rigid-plastic behaviour while in large strip rolling, the elastic and thermal deformations have important impacts on the plastic one. There exist some models considering these phenomena [23,64] but they are all time-consuming. Thus, the idea is to decompose the plastic width variation into three terms : total, elastic and thermal width variations through the plastic zone that are determined by three new models. The simplified roll-bite entry & exit models allow estimating the elastic and plastic width variations before and after the roll-bite. They give equally the longitudinal stresses defining the boundary conditions for the roll-bite model which is indeed the 3D "simple" UBM approximating the total width variation term. Moreover, with the plastic deformation and friction dissipation powers given by the same model, the thermal width variation term is also obtained. The width variation model, called UBM-Slab combined is very fast (0.05s) and predicts accurately the width variation in comparison with Lam3-Tec3 (

In order to save material yields in cold rolling process, the thesis aims at developing a predictive width variation model accurate and fast enough to be used online. Many efforts began in the 1960s in developing empirical formula. Afterward, the Upper Bound Method (UBM ) became more common. [Oh 1975]'s model with 3D "simple" velocity field estimates well the width variation for finishing mill rolling conditions. [Komori 2002] proposed a combination of fundamental ones to obtain a computer program depending minimally on the assumed velocity fields. However, only two fundamental fields were introduced and formed a subset of the "simple" family. [Serek 2008] studied a quadratic velocity family that includes the "simple" one and leads to better results with a higher computing time. Focusing on UBM , the first result of the thesis is a 2D model with an oscillating velocity field family. The model results to an optimum velocity that oscillates spatially throughout the roll-bite. The optimum power and the velocity field are closer to Lam3-Tec3 results than the "simple" one. For 3D modelling, we chose the 3D "simple" UBM and carried a comparison to the experiments performed at Arcelor Mittal using narrow strips [64]. A very good agreement is obtained. Further, a new UBM model is developed for a crowned strip with cylindrical work-rolls. It shows that the width variation decreases as a function of the strip crown and the results match well those of Lam3-Tec3 . However, the UBM considers only a rigid-plastic behaviour while in large strip rolling, the elastic and thermal deformations have important impacts on the plastic one. There exist some models considering these phenomena [23,64] but they are all time-consuming. Thus, the idea is to decompose the plastic width variation into three terms : total, elastic and thermal width variations through the plastic zone that are determined by three new models. The simplified roll-bite entry & exit models allow estimating the elastic and plastic width variations before and after the roll-bite. They give equally the longitudinal stresses defining the boundary conditions for the roll-bite model which is indeed the 3D "simple" UBM approximating the total width variation term. Moreover, with the plastic deformation and friction dissipation powers given by the same model, the thermal width variation term is also obtained. The width variation model, called UBM-Slab combined is very fast (0.05s) and predicts accurately the width variation in comparison with Lam3-Tec3 (

The aim of this work is to identify the wear law of a working cylinder tandem at steel company of Arcelor-Mittal (El-Hadjar Algéria). This law is based on the Achard model. The rolling force computation uses slice method. A simple model is developed enabling the computation of mechanical quantities within the frame of different assumptions (Von Mises and Hill associated or non associated plasticity with isotropic hardening). The friction model used can be either plastic (Coulomb or Tresca) or viscoplastic. The cylinder wear measurements were conducted in situ during the rolling process. A comparison between these measurements and the proposed model results have allowed to establish a wear law for this cylinder and to predict its wear during the rolling., Ce travail a pour objet d'identifier la loi d'usure d'un cylindre de travail du tandem du complexe sidérurgique d'Arcelor-Mittal (El-Hadjar Algérie). Il s'appuie sur le modèle d'Achard. Le calcul de l'effort de laminage est basé sur la méthode des tranches. Nous avons pour cela, développé une modèle simple et ouvert qui permet de calculer les grandeurs mécaniques en testant différente hypothèse, plasticité de Von Misés, de Hill, associée et non associée avec écrouissage isotrope. Le modèle de frottement utilisé peut être aussi bien plastique, plastique régularisé ou viscoplastique. Des mesures sur site nous ont permis de quantifier l'usure d'un cylindre de travail au cours du laminage. Une comparaison entre ces mesures avec notre modélisation a permis d'identifier la loi d'usure pour ce cylindre de prédire cette usure au cours du laminage.

International audience; La chimisorption des additifs de lubrifiant de laminage à froid sur un acier et un alliage d'aluminium est étudiée par spectrométrie de masse ToF-SIMS. L'étude préparatoire de l'adsorption des divers additifs permet de mettre en évidence leur rôle individuel, les compétitions d'adsorption, les seuils thermiques de désorption ou de décomposition. Ces résultats sont validés par des essais sur laminoir pilote = The chemisorption of cold rolling oil additives on steel and aluminium surfaces is studied with a mass spectrometry technique, ToF-SIMS. Preliminary experiments underline adsorption competition, and thermal threshold for desorption or decomposition. This results fit well with experimental cold rolling results.

Hydrogen is a very important energy carrier. Indeed, it is abundant in the combined state and its combustion, very energetic, is non-polluting. However, the safest storage mode of this explosive gas is in the metal hydride form. Among metals, magnesium is one of the most promising one because its high mass capacity storage (7. 6%), low cost and natural abundance. However its kinetics of sorption are slow and its hydride MgH2 is very stable and has a poor thermal conductivity. The objective of this thesis is to resolve most of the weaknesses of magnesium by adding carbon fibers as reinforcement using the ball milling process, a way to ensure a good contact between the two, either by tape casting, a technique to help in the fibers’ orientation, for a maximum of thermal conductivity. We were therefore interested in the study of absorption / desorption kinetics, where an improvement was observed after the addition of carbon by grinding. A study of the thermal conductivity was also interesting, and the material prepared by tape casting, as expected, gave a very good result. On the other hand, we performed some hydrolysis’ tests to produce hydrogen. Having the problem of Mg(OH)2 formation on the surface, that blocks the reaction; different parameters were modified (e. G. PH, T°, particle size, U. S. ), which showed a positive impact on the hydrogen yield and reaction kinetics. Finally, two severe plastic deformation methods: i) cold rolling and ii) ECAP were applied to the TiH2 and MgH2 samples. Both techniques showed a destabilizing power of hydrides and therefore a decrease in the temperature of dehydrogenation. They even showed different behaviors than the mechanical grinding from microstrain and planes orientation point of view.; L’hydrogène constitue un vecteur d’énergie très important. En effet, il est abondant à l’état combiné et sa combustion est très énergétique et non polluante. En revanche, le mode de stockage le plus sécurisant de ce gaz explosif c’est dans les métaux sous forme d’hydrure. Parmi ces métaux, le magnésium est l’un des plus prometteurs car il possède une capacité massique de stockage élevée (7,6%), un faible coût et une abondance naturelle. Cependant ses cinétiques de sorption sont lentes et son hydrure MgH2 est très stable et mauvais conducteur. L’objectif de ce travail de thèse est de contribuer à la résolution des points faibles du magnésium, en lui ajoutant des fibres de carbone comme renfort soit par broyage énergétique pour assurer une bonne intimité entre les deux, soit par coulage en bande, une technique qui permet d’orienter les fibres, pour un maximum de conductivité thermique. Nous étions donc intéressés à l’étude des cinétiques d’absorption/désorption où une amélioration a été observée après l’ajout du carbone par broyage. Une étude de la conductivité thermique était encore intéressante où le matériau préparé par coulage en bande, comme prévu, a présenté un très bon résultat. D’autre part, nous avons effectué des tests d’hydrolyse pour la production délocalisée d’hydrogène. Ayant comme problème la formation d’une couche imperméable de Mg(OH)2 en surface qui bloque la réaction, différents paramètres ont été modifiés (pH, T°, taille des particules, US) et cela a donné un impact positif sur le rendement en hydrogène et la cinétique de la réaction. Finalement, deux procédés de déformation plastique sévère i) le laminage et ii) l’ECAP ont été appliqués sur du TiH2 et du MgH2. Ces deux techniques ont présenté un pouvoir de déstabilisation des hydrures et donc une diminution de la température de déshydruration. Ils ont encore montré un comportement différent du broyage mécanique de point de vue microcontrainte et orientation des plans cristallins.

National audience; Pour accélérer la recherche de l'état stationnaire des procédés continus de mise en forme, nous utilisons un algorithme itératif de recherche de la surface libre. Il consiste à alterner le calcul de l'écoulement du matériau avec une étape de correction de la géométrie du domaine pour laquelle une nouvelle formulation par moindres carrés est proposée. Cet algorithme s'applique à des maillages non structurés et prend en compte le contact avec les outils. Les traitements spécifiques des arêtes et des coins sont évités par l'utilisation de plusieurs degrés de libertés par nœuds. L'algorithme est appliqué à divers procédés de laminage en trois dimensions. Il se révèle efficace, précis et très robuste.

L'objectif initial de la thèse était de proposer une nouvelle modélisation simplifiée du laminage permettant un calcul rapide, si possible en temps réel, afin que le modèle soit éventuellement intégré à un outil de pilotage des machines de production. Ce modèle ne doit pas négliger les déformations élastiques afin de pouvoir être éventuellement appliqué à l'étude de phénomènes associés à la variation de largeur de la bande ou à des phénomènes de planéité. Il doit par ailleurs être assez ouvert pour que l'on puisse y intégrer éventuellement une description de la microstructure du matériau polycristallin et prendre en compte la déformation des cylindres de laminage. Pour atteindre cet objectif, nous avons proposé de tenter de construire un modèle simplifié semi-analytique du laminage. Dans ce type de modèle, le gradient de la transformation globale peut alors être décomposé multiplicativement en un produit d'une première transformation locale " plastique " , qui transforme le voisinage local initial de dans la configuration relâchée, par une seconde transformation locale " élastique " qui transforme la configuration relâchée dans la configuration actuelle . Cette décomposition est à la base de l'analyse thermodynamique de l'évolution mécanique lorsque le matériau subit de grandes transformations élastoplastiques, laquelle analyse fournit les concepts d'efforts intérieurs et de variables d'état nécessaires à l'écriture de ce comportement. Nous avons montré deux approches permettant le calcul analytique de ces champs lorsque l'histoire de est connue au voisinage d'une particule .Nous avons ensuite proposé l'étude d'une classe particulière d'évolutions élastoplastiques que nous avons appelées " simples radiales " et nous avons montré que les évolutions obéissaient à un principe de minimum énergétique. Nous avons enfin conjecturé que ce principe pouvait être étendu en régime permanant pour permettre de construire une modélisation simplifiée des processus de laminage

This thesis is about the use of analytical mathematics within the framework of inverse methods applied to industry. These works are devoted to the development of sensors using real-time inverse methods adapted for rolling process. Steel producer ArcelorMittal leads a European project that aims to demonstrate the feasibility of sensors measuring fields (temperature, stress) in the contact between the product and the tool without altering physical conditions of this contact. The thesis has been funded by l'école des Ponts ParisTech. However, a three-year contract signed with ArcelorMittal has enabled the author to be part of the European project, and thus his research has been motivated by a real industrial demand. The aim of this thesis is twofold, academic and industrial; academic in the sense that these works seek to identify and use efficiently existing analytical methods for inverse problems occurring in thermo-elasticity in the context of real-time metrology. Indeed, analytical solutions are often exploited as purely theoretical cases, finding in many ways some success in engineering (for example in linear elasticity with stress intensity factors), but are most of the time relegated to the validation of numerical codes under simple assumptions. As a matter of fact, there is no research any more in pure mathematics concerning these solutions and analytical methods. However, the specific complications related to the inverse nature of problems under consideration, penalize numerical algorithms because inverse problems are ill-posed and stabilization is needed. But it remains often difficult if we consider the extreme loads (very sharp gradients) applied to industrial tools during rolling. Moreover, the real-time metrology excludes the use of numerical codes too costly in terms of computation time (iterative methods etc...). Both aspects contribute to renew widely interest for analytical solutions. It is then necessary to collect most effective and efficient (in terms of computation time and precision) methods and emphasis the most suitable for metrology. We will see various series expansions, not only to give a sequence of measured points an analytical form, but also to simplify the partial differential equations to solve. On the other hand, the goal of this thesis is also industrial, as these works are part of a process of development of sensors adapted for steel rolling industry. Thus, the robustness to measurement noise, technological constraints related to the local measurement systems (such as limitations in terms of frequency of acquisition) and calibration issues are central in the developments. Thus, the whole work can be a kind of rehabilitation of analytical methods. Their superiority over numerical methods (in terms of computation time and sometime accuracy) is highlighted, in the specific context of metrology in real-time on simple geometries. Three inverse methods in two-dimensions suitable for rolling process were developed successfully (isothermal elastic, thermal and thermoelastic coupling) and a series of experimental tests were made on the laboratory mill of ArcelorMittal. In addition, three-dimensional extensions of elastic and thermal inverse methods are also detailed; Ce travail de doctorat porte sur l'utilisation des mathématiques analytiques dans le cadre de méthodes inverses appliquées à l'industrie. Ces travaux tiennent au développement de capteurs inverses en temps réel adaptés au laminage industriel. Le producteur d'acier ArcelorMittal dirige un projet européen, qui vise à montrer la faisabilité de capteurs mesurant les champs (température, contraintes) dans le contact entre le produit et l'outil sans altérer les conditions de ce contact. Les travaux de thèse présentés dans ce mémoire ont été réalisés au sein du laboratoire Navier et financé par l'école des Ponts ParisTech. Cependant un contrat sur trois ans signé avec ArcelorMittal a permis à l'auteur d'être partie prenante de ce projet européen, et ainsi de voir ses recherches concrétisées par une demande industrielle réelle. L'enjeu de cette thèse est double, académique et industriel. Académique en ce sens que les travaux cherchent à recenser et utiliser efficacement les méthodes de résolution analytiques existantes, pour des problèmes inverses en thermoélasticité, dans le cadre d'une métrologie en temps réel. En effet, les solutions analytiques sont souvent exploitées comme des cas purement théoriques, trouvant à bien des égards un certain succès dans la culture de l'ingénieur (comme c'est le cas par exemple du calcul en élasticité linéaire des facteurs d'intensité de contraintes), mais qui par bien des aspects sont reléguées à des cas d'écoles anciens servant au mieux à valider des codes de calculs numériques sur des exemples particulièrement simples. Ces solutions et méthodes de résolution analytiques ne font d'ailleurs guère plus l'objet de recherches en mathématiques pures. Cependant les problématiques propres, liées au caractère inverse des problèmes à traiter, pénalisent les méthodes de résolution numériques, en ce sens que les problèmes inverses sont mal posés, et qu'une stabilisation des algorithmes numériques est nécessaire mais souvent délicate si l'on considère les conditions extrêmes (champs très singuliers) appliquées aux outils industriels de laminage. Par ailleurs la métrologie en temps réel exclut l'utilisation de codes numériques trop coûteux en temps de calcul (méthodes itératives etc...). Ces deux aspects contribuent à renouveler assez largement l'intérêt pour les solutions analytiques. Il convient alors d'en regrouper (dans la mesure du possible) les méthodes les plus efficaces (en termes de précision et de temps de calcul notamment) et les plus adaptées pour la métrologie. Nous verrons notamment différents développements en séries élémentaires permettant non seulement de donner à une suite de points mesurés une forme analytique, mais également de simplifier les équations aux dérivées partielles à résoudre. D'autre part l'enjeu de cette thèse est également industriel, car ces travaux s'inscrivent dans une démarche de développement de capteurs adaptés à la mise en forme de l'acier par laminage. Ainsi l'étude de la robustesse au bruit de mesure, les contraintes technologiques liées à l'insertion des capteurs, les limitations en terme de fréquence d'acquisition et les problématiques de calibrage sont au coeur des développements. Ainsi, l'ensemble des travaux présentés, peut constituer une sorte de réhabilitation des méthodes analytiques, dont la supériorité sur les méthodes numériques (en termes de temps de calcul et parfois aussi de précision) est mise en lumière, dans le contexte précis de la métrologie en temps réel sur des géométries simples. Trois méthodes inverses en deux dimensions, adaptées au laminage industriel, ont été menées à bien (élastique isotherme, thermique et couplage thermoélastique), ainsi qu'une série d'applications expérimentales réalisées sur le laminoir de laboratoire d'ArcelorMittal. Par ailleurs, des extensions en trois dimensions des méthodes inverses élastiques et thermiques sont également détaillées

Texte intégral accessible uniquement aux membres de l'Université de Lorraine; Cold pilgered Ti-3Al-2.5V alloy tubes are used in a stress relieved condition in commercial and military aircraft since the late 20th century. Despite the extensive use of these tubes, some aspects of the relations between processing and properties are still misunderstood, restricting the possibilities for the development of new products. The key properties are the tensile yield stress and elongation, the Contractile Strain Ratio (CSR) and the fatigue resistance. While early studies have shown how the pilgering process impacts texture and some of the effects of texture on these properties, public literature dismisses the effects of recovery and recrystallization, which both occur during the various annealing treatments of the transformation schedule. To fill this gap, this work focuses on the fine characterization of the local microstructures and textures of tubes produced in industrial trials. EBSD maps presented in this work show that the stress relieving treatment produces discontinuous recrystallization with variable local kinetics depending on the heterogeneity of the deformed condition, which is caused by the high anisotropy of the hexagonal alpha phase. The recrystallized fraction Rx is shown to influence the tensile deformation behavior, as anomalous yield point phenomena are more pronounced when Rx increases. Under the studied conditions, strong recrystallization is shown to produce fine equiaxe grains and a weak texture although without significant modification of the deformation texture components. This result suggests that grain growth is inhibited by the beta phase present in the microstructure. This work also analyses the influence of the sequences of deformation and recrystallization on the final texture and microstructure. It was confirmed that texture can be modified by the ratio of thickness to diameter reduction and that texture determines the CSR. The latter result is well reproduced in crystal plasticity simulations. The microstructural analysis of a wide range of tube dimensions suggested that the sizes of recrystallized grains in the final microstructures can be tailored through the choice of the overall strain path. Finally, the fatigue behavior of tubes with similar microstructure and different texture were studied under internal pulsed pressure tests. The results suggest that tangentially textured tubes are more tolerant to surface damages and crack propagation at high and medium stress amplitudes. The radial textures, however, improve the endurance limit under the conditions of these trials; Les tubes d’alliage Ti-3Al-2.5V laminés à pas de pèlerin sont utilisés à l’état dit « détendu » dans l’aérospatiale commerciale et militaire depuis la deuxième moitié du 20ème siècle. Malgré leur application très répandue, certains points de la relation entre le procédé de fabrication et les propriétés des tubes sont encore méconnus. Les propriétés à maîtriser dans ces produits sont la limite d’élasticité et l’allongement en traction, le CSR (Contractile Strain Ratio) et la résistance à la fatigue. Les premiers fabricants de ce type de tubes ont réalisé dès très tôt l’influence du procédé sur la texture cristallographique, puis des études plus approfondies ont montré l’influence des textures sur les propriétés clés. Cependant, la littérature ouverte au publique omets l’influence de la restauration et de la recristallisation, phénomènes que surviennent à plusieurs reprises au cours du procédé. Afin de répondre au besoin de comprendre l’influence de ces phénomènes, cette thèse se focalise sur la caractérisation fine des microstructures et textures locales par EBSD couplée aux analyses globales par diffraction de rayons X. Les résultats de ces travaux montrent que la recristallisation produite lors du recuit final est de nature discontinue et suit une cinétique locale variable en fonction des hétérogénéités de l’état écroui, qui sont quant à elles une conséquence de l’anisotropie de la phase alpha. La fraction volumique recristallisée influence le comportement mécanique en traction des tubes. Il a été montré que l’apparition d’un faible adoucissement suivi d’un plateau de Lüders sur les courbes de traction est accentuée par l’avancement de la recristallisation. De même, il a été montré que les composantes principales des textures de déformation restent stables jusqu’à des états très avancés de la recristallisation. On observe cependant un affaiblissement de l’intensité de la texture et une microstructure de grains fins et équiaxes. Ce résultat suggère que la phase beta inhibe la croissance de grains et les évolutions de texture qu’y seraient associées. Ce travail analyse aussi l’effet des séquences de déformation et recristallisation sur les textures et microstructures finales. Il a été confirmé que la texture peut être modifiée par le rapport de réduction au laminage et que les textures déterminent la valeur du CSR. Ce dernier résultat a été bien reproduit par des simulations de plasticité cristalline. Quant aux microstructures, l’analyse de tubes de dimensions variées suggère que la taille des grains recristallisés peut être contrôlée par le choix du chemin de déformation de toute la gamme de transformation. Enfin, la résistance à la fatigue des tubes a été étudiée par des tests de fatigue à pression pulsée. Les résultats indiquent que les tubes à texture tangentielle ont une meilleure tolérance aux défauts de surface et à la propagation des fissures. Il apparait cependant que la texture radiale améliore la limite d’endurance sous les conditions de ces essais

Proceedings de CFM 2011; National audience; Ce travail porte sur la mise en oeuvre de procédé de fabrication de tubes pour des nuances ODS par laminage à pas de pèlerin. Après avoir introduit brièvement les procédés qui permettront de réaliser des tubes ODS à l'échelle de laboratoire puis à l'échelle industrielle, nous traiterons du choix des lois de comportement adaptées pour étudier les nuances ODS dans les sollicitations liées au laminage et de la détermination des paramètres de ces lois. On se penchera enfin sur la modélisation éléments finis des procédés eux-mêmes. L'objectif est de pouvoir suivre précisément l'histoire mécanique complexe subie par un élément de matière du tube / This paper deals with manufacturing of ODS tube using cold pilgering processes. After a brief description of both industrial and lab rolling devices, the choice of the behaviour law will be discussed. The parameters identification procedure will be presented. Finally, the numerical modelling of both processes will be detailed emphasizing the aim of being able to study the mechanical history of material points of the tube.

National audience; Cet article décrit l'effet de la discrétisation de l'outil sur la précision de la simulation des procédés de mise en forme et particulièrement pour des procédés à faible zone de contact. Une méthode d'interpolation quadratique proposée par Nagata est alors implémentée pour le lissage de la surface des outils discrétisés par des éléments plans. La nouvelle surface interpolée s'approche de la surface réelle. Elle est déterminée d'une façon locale à partir seulement de la position des nœuds et des normales nodales. Ces normales sont calculées à partir des normales aux facettes entourant le nœud considéré en utilisant la méthode des normales votées. L'efficacité de cette méthode est testée pour plusieurs procédés de mise en forme.See http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/59/27/18/ANNEX/r_X1GF260Q.pdf

Titre du résumé en anglais joint : Manifested flatness predictions in thin strip cold rolling using a general rolling FEM model; National audience; L'objectif du présent travail est de développer un modèle de laminage capable de prédire avec précision les défauts de planéité des tôles laminées. Ainsi, on a couplé itérativement un modèle éléments finis 3D de calcul de l'écrasement de la tôle dans l'emprise, un modèle semi-analytique de calcul de la déformation des cylindres de la cage et un modèle éléments finis de flambement de coques donnant les défauts de planéité. Le modèle de laminage obtenu prédit des champs de contraintes en bon accord avec les mesures expérimentales et est capable de simuler les défauts de planéité en laminage des tôles.See http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/59/26/08/ANNEX/r_690NC59B.pdf

Lam3/Tec3 is a 3D steady-state FEM rolling model using a hexahedral mesh, proved in the past to be poorly adapted to modelling flatness defects in strip rolling. Shell elements are indeed much more suitable for this purpose, i.e. to predict buckling of plates under residual stresses. Thus, the purpose of this work is to improve Lam3/Tec3 by coupling it iteratively with a shell FEM of plate buckling under residual stresses. This model, called “MAN”, is based on the Asymptotic Numerical Method for the resolution of non linear problems. Compared to existing models in the literature, it shows sufficient accuracy to compute the critical buckling loads and the corresponding buckling modes, it can solve more complex cases (complex residual stress fields and buckling modes), and has a post-buckling capability, which distinguishes it from the other models. We have compared results of Lam3/Tec3-MAN in the decoupled as well as the iteratively coupled modes, and also with a version of Lam3/Tec3 including a simplified buckling model proposed by Counhaye (simple and fast, but unable to study post-buckling). The analysis of the results is focussed on the one hand on the comparison with experimental transverse profiles of the longitudinal stress, obtained by "flatness rolls", on the other hand on the interactions between the mechanical fields in the roll bite and post bite. Profiles obtained at the position of the flatness rolls are in good agreement with the measurements. The results prove the importance of a coupled rolling / buckling model, be it coupled strongly or iteratively, to capture the details of the stress profiles. It is also shown that it is essential to reproduce the latter with a precision of a few MPa in order to predict correctly buckling and post-buckling.; Lam3/Tec3 est un modèle stationnaire éléments finis 3D de laminage dans lequel le maillage de la tôle est composé d'éléments hexaédriques. Des études passées ont montré que par lui-même, il est mal adapté pour simuler les défauts de planéité des tôles laminées. A l'heure actuelle, les éléments coques sont les mieux adaptés pour prédire le flambage des tôles sous contraintes résiduelles, dont font partie les défauts de planéité. Ainsi, l'objectif du présent travail est de perfectionner Lam3/Tec3 en le couplant itérativement avec un modèle éléments finis de flambage de coques sous contraintes résiduelles. Ce modèle, nommé « MAN », est basé sur la Méthode Asymptotique Numérique pour la résolution des problèmes non linéaires. Comparé aux modèles existants de la littérature, il possède une précision satisfaisante pour la détection de la charge critique de flambage et les modes correspondants; il peut aussi traiter des cas de champs de contraintes résiduelles et modes de flambage plus complexes; il possède enfin une capacité de calcul du post-flambage, ce qui le distingue aussi de ses concurrents. Nous avons comparé les résultats obtenus en mode découplé et en mode couplé itérativement, ainsi qu'avec Lam3/Tec3 additionné d'un modèle simplifié de flambage dû à Counhaye (plus simple et moins coûteux, mais sans capacité de post-flambement). Nous nous sommes particulièrement intéressés à la comparaison avec les mesures en ligne des profils transverses de contrainte longitudinale par "rouleaux de planéité" (la "planéité latente"), ainsi qu'à la question des interactions entre les champs mécaniques sous emprise et post-emprise. Les profils obtenus à la position des rouleaux de planéité sont en bon accord avec les mesures expérimentales, en particulier pour les cas de laminage présentant des défauts. Les résultats montrent l'importance de réaliser un calcul couplé, soit fortement soit itérativement, pour saisir les détails de ces profils de contrainte, capitaux à quelques MPa près pour le calcul des formes post-flambées, c'est-à-dire les défauts de planéité.

Lam3/Tec3 is a 3D steady-state FEM rolling model using a hexahedral mesh, proved in the past to be poorly adapted to modelling flatness defects in strip rolling. Shell elements are indeed much more suitable for this purpose, i.e. to predict buckling of plates under residual stresses. Thus, the purpose of this work is to improve Lam3/Tec3 by coupling it iteratively with a shell FEM of plate buckling under residual stresses. This model, called “MAN”, is based on the Asymptotic Numerical Method for the resolution of non linear problems. Compared to existing models in the literature, it shows sufficient accuracy to compute the critical buckling loads and the corresponding buckling modes, it can solve more complex cases (complex residual stress fields and buckling modes), and has a post-buckling capability, which distinguishes it from the other models. We have compared results of Lam3/Tec3-MAN in the decoupled as well as the iteratively coupled modes, and also with a version of Lam3/Tec3 including a simplified buckling model proposed by Counhaye (simple and fast, but unable to study post-buckling). The analysis of the results is focussed on the one hand on the comparison with experimental transverse profiles of the longitudinal stress, obtained by "flatness rolls", on the other hand on the interactions between the mechanical fields in the roll bite and post bite. Profiles obtained at the position of the flatness rolls are in good agreement with the measurements. The results prove the importance of a coupled rolling / buckling model, be it coupled strongly or iteratively, to capture the details of the stress profiles. It is also shown that it is essential to reproduce the latter with a precision of a few MPa in order to predict correctly buckling and post-buckling.; Lam3/Tec3 est un modèle stationnaire éléments finis 3D de laminage dans lequel le maillage de la tôle est composé d'éléments hexaédriques. Des études passées ont montré que par lui-même, il est mal adapté pour simuler les défauts de planéité des tôles laminées. A l'heure actuelle, les éléments coques sont les mieux adaptés pour prédire le flambage des tôles sous contraintes résiduelles, dont font partie les défauts de planéité. Ainsi, l'objectif du présent travail est de perfectionner Lam3/Tec3 en le couplant itérativement avec un modèle éléments finis de flambage de coques sous contraintes résiduelles. Ce modèle, nommé « MAN », est basé sur la Méthode Asymptotique Numérique pour la résolution des problèmes non linéaires. Comparé aux modèles existants de la littérature, il possède une précision satisfaisante pour la détection de la charge critique de flambage et les modes correspondants; il peut aussi traiter des cas de champs de contraintes résiduelles et modes de flambage plus complexes; il possède enfin une capacité de calcul du post-flambage, ce qui le distingue aussi de ses concurrents. Nous avons comparé les résultats obtenus en mode découplé et en mode couplé itérativement, ainsi qu'avec Lam3/Tec3 additionné d'un modèle simplifié de flambage dû à Counhaye (plus simple et moins coûteux, mais sans capacité de post-flambement). Nous nous sommes particulièrement intéressés à la comparaison avec les mesures en ligne des profils transverses de contrainte longitudinale par "rouleaux de planéité" (la "planéité latente"), ainsi qu'à la question des interactions entre les champs mécaniques sous emprise et post-emprise. Les profils obtenus à la position des rouleaux de planéité sont en bon accord avec les mesures expérimentales, en particulier pour les cas de laminage présentant des défauts. Les résultats montrent l'importance de réaliser un calcul couplé, soit fortement soit itérativement, pour saisir les détails de ces profils de contrainte, capitaux à quelques MPa près pour le calcul des formes post-flambées, c'est-à-dire les défauts de planéité.

This thesis deals with the numerical simulation of cold forming processes, i.e. wire drawing and rolling. First, high carbon steel mechanical behaviour was measured from experiments throughout this range of steel forming and a progressive mechanical anisotropy has been observed during drawing. Secondly, numerical simulations, with FORGE2005®, have been run to simulate the material behaviour during wire drawing and rolling. The main results show that the widening prediction, with an isotropic behaviour law, is not accurate with an underestimation of 10% on the total width. This underestimation is only 5% when an anisotropic behaviour is used. Then, a microstructural study coupled with an analysis of damage mechanisms was done on high carbon pearlitic steels during wire drawing and rolling. The mechanical anisotropy comes from the orientation of the pearlitic colonies in the drawing, and by the emergence of a preferential crystallographic texture. Three damage mechanisms have been identified during drawing. During rolling, damage expansion kinetics are changed because of heterogeneous strain. Simulation enabled to bring further information and to validate previous experimental observations. Finally, drawing optimization calculations have been performed and enabled to study the sensitivity of the cost functions (damage and drawing force) to optimization parameters (drawing die geometry). Moreover this study highlighted that optimal solution depends on the choice of the cost function and identified an opportunity to reduce damage by reducing the die angle without increasing the axial stresses and the fracture risk.; Cette thèse porte sur la modélisation par éléments finis des procédés de mises en forme à froid, que sont le tréfilage et le laminage. Tout d'abord le comportement mécanique des aciers haut carbone a été mesuré grâce à une large campagne d'essais expérimentaux tout au long de cette gamme de mise en forme et une progressive anisotropie mécanique a été observée au cours du tréfilage. Puis, la simulation numérique du tréfilage et du laminage a été réalisée à l'aide de FORGE2005®. Le résultat principal concerne la prédiction de l'élargissement en fin de laminage qui est très imprécise avec une loi isotrope (sous estimation de la largeur de 10%). Cette sous-estimation passe à 5% avec une loi de comportement anisotrope. Ensuite, une troisième partie a porté sur l'étude microstructurale couplée à une analyse des mécanismes d'endommagement des aciers perlitiques au cours du tréfilage et du laminage. L'anisotropie mécanique provient de l'alignement des colonies de perlite au tréfilage et par l'apparition d'une orientation cristallographique préférentielle. Trois mécanismes d'endommagement ont pu être identifiés au cours du tréfilage. Lors du passage au laminage, les cinétiques de propagation de l'endommagement sont modifiées. La simulation a permis d'apporter des informations supplémentaires et de valider les observations expérimentales. Enfin, des calculs d'optimisation du tréfilage ont été effectués et ont permis d'étudier la sensibilité des fonctions objectifs (endommagement et force de tréfilage) aux paramètres d'optimisation (géométrie de filière). De plus, cette étude a mis en évidence que les solutions optimales diffèrent en fonction du choix de la fonction coût et qu'il est possible de diminuer l'endommagement sans trop augmenter la force de tréfilage et le risque de rupture.

An original methodology, which takes into account the presence of lubricant during cold rolling, is developed in order to reduce friction and to better control workpiece final roughness. To supply this model, it is essential to know the rheology of the strip as one of the blasted layer. It is given by an inverse methodology using FEM and Vickers test. To make it possible to determine plastic deformation behaviour, a relation between the mechanical conditions of contact is established from the finite elements model. The cold rolling model involves the strip with its asperities, the lubricant and the working roll. The strip asperities are modelled in 2D (trapezoidal shape) forming valleys and plateaus. A fluid-structure strong coupling is proposed to study the flattening of steel strip asperity during a cold rolling sequence. First the fluid pressure is obtained using a fluid structure model. This pressure is hydrostatic one. Then the dynamic effect of the fluid flow is added using an updating of the volume. This is obtained using local Reynolds’ equation. The lubricant flows through the secondary roughness of the top of the asperities. Thus, the volume of lubricant trapped and its pressure are updated on the cold rolling model. During computations, the asperity is deformed from the entry to the exit to obtain its final shape. Global parameters such as front, back tensions, speeds are taken into account but also rheological (fluid, solid) and tribological behaviours. The proposed methodology is applied to determine the strip surface profile after rolling. It makes it possible to determine the conditions of the cold rolling more adapted to better control strip final roughness.; Une méthodologie originale, prenant en compte la présence de lubrifiant lors du laminage à froid, est développée pour mieux contrôler la rugosité finale de la bande. Pour alimenter ce modèle, il est indispensable de connaître la rhéologie de l’acier de la bande ainsi que celle de la couche grenaillée. Elle est déterminée par une méthode inverse couplant MEF et des essais de Vickers. Pour permettre de déterminer le comportement à la déformation plastique, une relation entre les conditions mécaniques de contact est établie à partir du modèle éléments finis. Le mode��le de laminage à froid est composé de la bande avec ses aspérités, du lubrifiant et du cylindre de travail. Les aspérités de la bande sont modélisées en 2D (forme de trapèze) en créant des vallées et des plateaux. Un couplage fluide-structure fort est proposé pour étudier l’écrasement des aspérités de la bande d’acier lors du laminage à froid. D’abord la pression du fluide est obtenue en utilisant un modèle fluide-structure. Elle est hydrostatique. Ensuite, l’effet dynamique du débit de fluide est ajouté en mettant à jour le volume. Il est obtenu en utilisant l’équation de Reynolds locale. Le lubrifiant circule à travers la rugosité secondaire des plateaux des aspérités. Donc, le volume du lubrifiant emprisonné et sa pression sont mis à jour dans le modèle de laminage à froid. Le long des calculs, l’aspérité se déforme de l’entrée à la sortie avant de prendre sa forme finale. Les paramètres globaux tels que la traction, la contre-traction, les vitesses sont pris en compte ainsi que les comportements rhéologique (fluide, solide) et tribologique. La méthodologie proposée est appliquée pour déterminer le profil de surface de la bande après le laminage à froid. Elle permet de déterminer les conditions du laminage à froid plus adaptées pour mieux contrôler la rugosité finale de la bande

An original methodology, which takes into account the presence of lubricant during cold rolling, is developed in order to reduce friction and to better control workpiece final roughness. To supply this model, it is essential to know the rheology of the strip as one of the blasted layer. It is given by an inverse methodology using FEM and Vickers test. To make it possible to determine plastic deformation behaviour, a relation between the mechanical conditions of contact is established from the finite elements model. The cold rolling model involves the strip with its asperities, the lubricant and the working roll. The strip asperities are modelled in 2D (trapezoidal shape) forming valleys and plateaus. A fluid-structure strong coupling is proposed to study the flattening of steel strip asperity during a cold rolling sequence. First the fluid pressure is obtained using a fluid structure model. This pressure is hydrostatic one. Then the dynamic effect of the fluid flow is added using an updating of the volume. This is obtained using local Reynolds’ equation. The lubricant flows through the secondary roughness of the top of the asperities. Thus, the volume of lubricant trapped and its pressure are updated on the cold rolling model. During computations, the asperity is deformed from the entry to the exit to obtain its final shape. Global parameters such as front, back tensions, speeds are taken into account but also rheological (fluid, solid) and tribological behaviours. The proposed methodology is applied to determine the strip surface profile after rolling. It makes it possible to determine the conditions of the cold rolling more adapted to better control strip final roughness.; Une méthodologie originale, prenant en compte la présence de lubrifiant lors du laminage à froid, est développée pour mieux contrôler la rugosité finale de la bande. Pour alimenter ce modèle, il est indispensable de connaître la rhéologie de l’acier de la bande ainsi que celle de la couche grenaillée. Elle est déterminée par une méthode inverse couplant MEF et des essais de Vickers. Pour permettre de déterminer le comportement à la déformation plastique, une relation entre les conditions mécaniques de contact est établie à partir du modèle éléments finis. Le mode��le de laminage à froid est composé de la bande avec ses aspérités, du lubrifiant et du cylindre de travail. Les aspérités de la bande sont modélisées en 2D (forme de trapèze) en créant des vallées et des plateaux. Un couplage fluide-structure fort est proposé pour étudier l’écrasement des aspérités de la bande d’acier lors du laminage à froid. D’abord la pression du fluide est obtenue en utilisant un modèle fluide-structure. Elle est hydrostatique. Ensuite, l’effet dynamique du débit de fluide est ajouté en mettant à jour le volume. Il est obtenu en utilisant l’équation de Reynolds locale. Le lubrifiant circule à travers la rugosité secondaire des plateaux des aspérités. Donc, le volume du lubrifiant emprisonné et sa pression sont mis à jour dans le modèle de laminage à froid. Le long des calculs, l’aspérité se déforme de l’entrée à la sortie avant de prendre sa forme finale. Les paramètres globaux tels que la traction, la contre-traction, les vitesses sont pris en compte ainsi que les comportements rhéologique (fluide, solide) et tribologique. La méthodologie proposée est appliquée pour déterminer le profil de surface de la bande après le laminage à froid. Elle permet de déterminer les conditions du laminage à froid plus adaptées pour mieux contrôler la rugosité finale de la bande

Predicting profile and flatness defects of flat rolled products is a major concern of the current studies on rolling. It requires a three-dimensional model taking into account the deformation of cylinders leading to these defects. The mesh management of such a model is however difficult. The plastically strained area, necessary finely meshed, is generally very small compared to the total meshed volume. An appropriate mesh description is the Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) formulation. The mesh is updated independently from the material motion. Thus, the ALE formulation allows to preserve mesh quality under severe deformations better than the lagrangian one and a refined strained area by being coupled with an adaptive mesh. In a previous work, a splitting ALE approach has been implemented in Forge3®. At each time step, the material velocity field is first computed (purely lagrangian stage), then the mesh velocity field is determined with the aim to optimize mesh quality without modifying connectivities (r-adaptation), and finally variables are remapped. A critical issue of the ALE method is to respect the geometry of the evolving free surfaces, particularly for processes with dominant tangential material motion, like rolling. For such cases, a new surface mesh management has been developed and used for the strip. It consists in projecting the surface nodes onto the intermediate surface computed at the end of the lagrangian stage. A smoothing surface method gives a higher degree of accuracy to the description of curved and coarsely meshed surfaces, for instance the crown appearing during rolling. All these procedures, a priori applicable to various geometries, are carried out locally for questions of efficiency and ease of implementation. This local characteristic does not restrain the choice of the time step thanks to a sub-stepping method. The elastic deformation of the cylinders is dealt with a quasi-eulerian formulation, which results in much smaller mesh sizes compared to a lagrangian one. An industrial rolling case was modelled with the ALE formulation. The computational times are significantly reduced compared to the lagrangian formulation of Forge3®. The results regarding efforts, stresses, etc. are generally better in ALE than in lagrangian and close to those of the quasi-eulerian formulation of Lam3.; Un enjeu actuel de la modélisation du laminage de produits plats est de pouvoir prédire l'apparition de défauts d'épaisseur et de planéité. Cela n'est possible qu'avec un modèle tridimensionnel prenant en compte la déformation des cylindres à l'origine de ces défauts. Or la gestion du maillage pour un tel modèle s'avère difficile. La zone de déformation, nécessairement finement maillée, est très petite par rapport à l'ensemble du volume maillé. Une description de maillage adaptée est la méthode Arbitrairement Lagrangienne Eulérienne (ALE). Le maillage ayant une vitesse différente de celle de la matière, il est possible de modéliser de grandes déformations tout en conservant une meilleure qualité du maillage qu'en lagrangien et de concentrer durablement un grand nombre d'éléments dans la zone de déformation en la couplant à un maillage adaptatif. Lors d'un précédent travail, une approche ALE découplée a été implémentée dans Forge3®. A chaque incrément de temps, la vitesse matérielle est tout d'abord calculée (étape purement lagrangienne), puis la vitesse du maillage est déterminée telle que la qualité des éléments soit améliorée à topologie donnée (r-adaptation), enfin a lieu un transport. Un point critique de la méthode ALE est de conserver précisément la frontière du domaine, en particulier lors de forte vitesse tangentielle de la matière, comme en laminage. Pour ce, une nouvelle gestion du maillage a été développée et utilisée pour la tôle. Elle consiste à projeter la position de tout nœud frontière sur la surface réactualisée lagrangienne. Une méthode de lissage des surfaces confère un degré de précision supplémentaire requis pour les zones légèrement courbes et faiblement raffinées, par exemple un bombé apparu lors du laminage. L'ensemble de ces procédures, applicables a priori à tout type de géométrie, sont effectuées localement pour des questions d'efficacité et de facilité d'implémentation. Ce caractère local n'a pas d'influence sur le choix du pas de temps grâce à une méthode de « sous-incrémentation ». La déformation élastique des cylindres est, elle, gérée par une formulation quasi-eulérienne qui conduit à des maillages de taille beaucoup plus faible qu'en lagrangien. Un cas industriel de laminage a été modélisé avec la formulation ALE. Les temps de calculs sont considérablement réduits en comparaison à la formulation lagrangienne de Forge3®. Les résultats en terme d'efforts, de contraintes, etc. sont en général meilleurs en ALE qu'en lagrangien et proches de ceux de la formulation quasi-eulérienne de Lam3.

In this work, we are interested in the influence of the fluid's composition on the cooling flux. In fact water used for cooling is recycled and can be potentially polluted by residues oil from the lubrication of rolling cylinder. We have designed an original experimental device which consists of heating a Nickel disk on its upper face at temperatures of 600°C through electromagnetic induction and then cooling it by jet impingement. The reverse face is available by infrared thermography measurements. These conditions allowed us to estimate the heat flux on the upper face (the cooling area) by infrared thermography measurements with a specific inverse heat conduction model. The results showed that the presence of oil, if it degrades the maximum cooling flux in some areas, led to a better overall cooling than that obtained with pure water., Dans le cadre de cette thèse, il s'agit de voir l'influence de la composition du fluide sur le flux extrait. En effet l'eau utilisée pour le refroidissement des bandes d'acier en sortie de laminoir est recyclée et est potentiellement polluée par des résidus d'huile provenant de la lubrification des cylindres de laminoir. Nous avons conçu un dispositif expérimental original qui consiste à chauffer sur sa face supérieure un disque en Nickel à des températures de l'ordre de 600°C grâce à un dispositif d'induction électromagnétique et ensuite à le refroidir par un jet impactant. La face non refroidie est accessible à une mesure par thermographie infrarouge. Ces conditions de mesures nous ont permis d'estimer le flux extrait sur la face supérieure (lieu du refroidissement) à partir des mesures de température par thermographie infrarouge sur la face inférieure à l'aide d'un modèle de conduction inverse spécifiquement développé. Les résultats ont permis de montrer que la présence d'huile, si elle dégrade le flux maximal extrait dans certaines zones, conduit à une cinétique globale du refroidissement supérieure à celle de l'eau pure.

In this work, we are interested in the influence of the fluid's composition on the cooling flux. In fact water used for cooling is recycled and can be potentially polluted by residues oil from the lubrication of rolling cylinder. We have designed an original experimental device which consists of heating a Nickel disk on its upper face at temperatures of 600°C through electromagnetic induction and then cooling it by jet impingement. The reverse face is available by infrared thermography measurements. These conditions allowed us to estimate the heat flux on the upper face (the cooling area) by infrared thermography measurements with a specific inverse heat conduction model. The results showed that the presence of oil, if it degrades the maximum cooling flux in some areas, led to a better overall cooling than that obtained with pure water.; Dans le cadre de cette thèse, il s'agit de voir l'influence de la composition du fluide sur le flux extrait. En effet l'eau utilisée pour le refroidissement des bandes d'acier en sortie de laminoir est recyclée et est potentiellement polluée par des résidus d'huile provenant de la lubrification des cylindres de laminoir. Nous avons conçu un dispositif expérimental original qui consiste à chauffer sur sa face supérieure un disque en Nickel à des températures de l'ordre de 600°C grâce à un dispositif d'induction électromagnétique et ensuite à le refroidir par un jet impactant. La face non refroidie est accessible à une mesure par thermographie infrarouge. Ces conditions de mesures nous ont permis d'estimer le flux extrait sur la face supérieure (lieu du refroidissement) à partir des mesures de température par thermographie infrarouge sur la face inférieure à l'aide d'un modèle de conduction inverse spécifiquement développé. Les résultats ont permis de montrer que la présence d'huile, si elle dégrade le flux maximal extrait dans certaines zones, conduit à une cinétique globale du refroidissement supérieure à celle de l'eau pure.

International audience; Ce travail traite de la modélisation des processus de laminage par la « méthode des fils » dans le cas de comportement « Rigide Plastique ». L’idée de base de cette méthode est une discrétisation du milieu continu de la bande perpendiculairement à la direction longitudinale de laminage (on discrétise la bande en « fils »). Les équations des modèles sont alors de simples équations différentielles en la variable scalaire x si l’on désigne par x la coordonnée suivant l’axe de laminage. On peut alors mener rapidement le calcul approché des champs.

978-2-11-098374-9; National audience; La modélisation des défauts de planéité occupe une position prioritaire parmi les axes de recherche pour les producteurs des tôles métalliques. Par ailleurs, on dispose d'un logiciel Lam3/Tec3 dédié pour la simulation de laminage des tôles qui présente certaines limitations dans sa version standard, surtout quand il s'agit des cas de laminage des tôles pour les quels le flambage, d'où des défauts de planéité, peut se produire. De ce fait, il a été complété durant les présents travaux par un modèle de flambage des plaques afin de combler ses insuffisances.

National audience; Cet article est constitué de deux parties. La première est une présentation générale et succincte des principaux procédés de mise en forme des tubes. Elle regroupe des informations issues de plusieurs articles du traité Matériaux, auquel on renverra le lecteur pour plus de détails ; elle s'appuie aussi sur l'ouvrage de Roberts qui reste fondamental pour les procédés de laminage de l'acier en général, et sur la somme récente de Brensing et Sommer qui porte plus spécialement sur la mise en forme des tubes d'acier. Dans la seconde partie, on prend l'exemple d'un procédé peu ou mal connu, le laminage à pas de pèlerin, pour se livrer à une analyse approfondie des conditions mécaniques de déformation. Une partie des résultats est d'application générale en laminage des tubes, d'autres sont spécifiques à ce procédé bien particulier ; ces points seront précisés.

To improve productivity and quality of Myriad coil coating steel, the cold rolling process (Sendzimir ZR 22-B) has to follow this progress by limiting the production of ferrous residues or by decreasing rolling problems. To achieve these goals the mechanisms of the strip-work roll contact, which is not directly controlled, has to be fully understood. That’s why, a new experimental methodology, based on the Upsetting Rolling Test and on the cold rolling process FEM, enables to simulate the industrial contact conditions (mechanical characteristics, contact temperature and lubrication regime). Thus, the impact of rolling conditions and lubrication physico-chemical mechanisms on friction and wear phenomena could have been studied. Important influences of contact temperature, rolling pass, lubricant used, presence or absence of limit additives (polar, anti-wear or extreme-pressure) were pointed out. Moreover, a transfer layer, which is the consequence of adhesive wear favoured by severe conditions (high temperature, absence of limit additives ...) was identified on roll. Its presence involves an increase of friction and production of abraded ferrous residues.; Dans un souci d’augmentation de la productivité et de la qualité de l’acier prélaqué produit à Myriad, le laminoir à froid Sendzimir ZR-22B se doit de suivre cette progression. Que ce soit en limitant la formation trop importante de fines de fer ou en limitant les incidents de laminage, cela demande une compréhension parfaite des mécanismes du contact bande-cylindre de travail, seule zone non directement contrôlée par le lamineur. Par conséquent, basée sur l’Upsetting Rolling Test et sur le modèle numérique du procédé, une nouvelle méthodologie expérimentale permet de simuler les conditions de contact industrielles. Ainsi, l’URT, conçu quelques années auparavant, a subi de profondes modifications afin de pouvoir reproduire les conditions mécaniques de contact, le régime de lubrification quasi-limite ainsi que la température de contact. L’impact des conditions de laminage et des mécanismes physico-chimiques de lubrification sur le frottement et les phénomènes d’usure a donc pu être été analysé. De grandes influences de la température de contact, de la passe, du lubrifiant utilisé et de la présence ou non d’additifs d’onctuosité, anti-usure et extrême-pression ont été mises en évidence. La formation d’une couche de transfert sur le cylindre, résultat d’une usure adhésive favorisée par des conditions sévères de contact (haute température, absence d’additifs limites...), a également été identifiée. Celle-ci s’avère d’ailleurs très influante puisqu’elle engendre une augmentation du frottement et de la production de résidus ferreux abrasés.

To improve productivity and quality of Myriad coil coating steel, the cold rolling process (Sendzimir ZR 22-B) has to follow this progress by limiting the production of ferrous residues or by decreasing rolling problems. To achieve these goals the mechanisms of the strip-work roll contact, which is not directly controlled, has to be fully understood. That’s why, a new experimental methodology, based on the Upsetting Rolling Test and on the cold rolling process FEM, enables to simulate the industrial contact conditions (mechanical characteristics, contact temperature and lubrication regime). Thus, the impact of rolling conditions and lubrication physico-chemical mechanisms on friction and wear phenomena could have been studied. Important influences of contact temperature, rolling pass, lubricant used, presence or absence of limit additives (polar, anti-wear or extreme-pressure) were pointed out. Moreover, a transfer layer, which is the consequence of adhesive wear favoured by severe conditions (high temperature, absence of limit additives ...) was identified on roll. Its presence involves an increase of friction and production of abraded ferrous residues.; Dans un souci d’augmentation de la productivité et de la qualité de l’acier prélaqué produit à Myriad, le laminoir à froid Sendzimir ZR-22B se doit de suivre cette progression. Que ce soit en limitant la formation trop importante de fines de fer ou en limitant les incidents de laminage, cela demande une compréhension parfaite des mécanismes du contact bande-cylindre de travail, seule zone non directement contrôlée par le lamineur. Par conséquent, basée sur l’Upsetting Rolling Test et sur le modèle numérique du procédé, une nouvelle méthodologie expérimentale permet de simuler les conditions de contact industrielles. Ainsi, l’URT, conçu quelques années auparavant, a subi de profondes modifications afin de pouvoir reproduire les conditions mécaniques de contact, le régime de lubrification quasi-limite ainsi que la température de contact. L’impact des conditions de laminage et des mécanismes physico-chimiques de lubrification sur le frottement et les phénomènes d’usure a donc pu être été analysé. De grandes influences de la température de contact, de la passe, du lubrifiant utilisé et de la présence ou non d’additifs d’onctuosité, anti-usure et extrême-pression ont été mises en évidence. La formation d’une couche de transfert sur le cylindre, résultat d’une usure adhésive favorisée par des conditions sévères de contact (haute température, absence d’additifs limites...), a également été identifiée. Celle-ci s’avère d’ailleurs très influante puisqu’elle engendre une augmentation du frottement et de la production de résidus ferreux abrasés.

The aluminium alloy AA5182, largely employed in the form of plates used for the body panels in automotive industry, contains intermetallic particles Mg2Si and AlxFe. In as cast state, these particles (of a size > 50 µm) present complex shapes. During hot rolling, the particles are broken and redistributed in the sheet metal. However, the size and the spatial distribution of the intermetallic particles mainly control the formability of sheets after cold transformation.This work identifies morphological and mechanical parameters controlling the particle break-up during hot rolling. The intermetallic particle break-up was characterized on the one hand by X-ray tomography (on industrially rolled sheets) and on the other hand mechanically based on finite element calculations. The new micromechanical model predicts the stress strain fields in the particles and at the particle-matrix interface during hot rolling. This work leads to two major outcomes. First a new failure criterion for complex shaped particles is developed. This new failure criterion introduces naturally a length scale depending on material toughness. The other major result concerns the prediction of particle break-up during hot rolling. The role of material parameters (Young modulus, toughness ...) and process parameters (rolling, temperature, strain) are analysed in detail.; L'alliage d'aluminium AA5182, largement employé sous forme de tôles embouties pour les carrosseries, contient des particules intermétalliques Mg2Si et Alx(Fe,Mn). Dans le matériau brut de coulée, ces particules (d'une taille > 50 µm) présentent des formes complexes. Pendant le laminage à chaud, ces particules sont cassées et redistribuées dans le métal. Or, la taille et la distribution spatiale des particules intermétalliques contrôlent en grande partie la formabilité des tôles après transformation à froid.Cette étude identifie les paramètres morphologiques et mécaniques contrôlant la fragmentation des particules pendant le laminage à chaud. La rupture des particules intermétalliques a été caractérisée d'une part expérimentalement à l'aide d'observations par tomographie X (sur des tôles laminées industriellement) et d'autre part mécaniquement à partir de calculs éléments finis. Le nouveau modèle micromécanique prédit les champs de contraintes dans les particules et à l'interface particule-matrice pendant le laminage à chaud. Ce travail contribue d'un point de vue théorique à la mis en place d'un nouveau critère de rupture pour les particules intermétalliques et pour l'interface particule-matrice.Ce modèle a permis de mettre en avant plusieurs conclusions majeures quand à la prédiction de la rupture des particules pendant le laminage. En effet, l'orientation, l'étendue et la ténacité des particules jouent un rôle essentiel pour la rupture des particules. En revanche, les propriétés rhéologiques de la matrice (dans la gamme de laminage à chaud) ont une influence réduite. Enfin, l'étude a permis de confirmer, mécaniquement, l'existence de trois classes de particules obtenues par analyse morphologique (travaux d'E. Parra-Denis).

The aluminium alloy AA5182, largely employed in the form of plates used for the body panels in automotive industry, contains intermetallic particles Mg2Si and AlxFe. In as cast state, these particles (of a size > 50 µm) present complex shapes. During hot rolling, the particles are broken and redistributed in the sheet metal. However, the size and the spatial distribution of the intermetallic particles mainly control the formability of sheets after cold transformation.This work identifies morphological and mechanical parameters controlling the particle break-up during hot rolling. The intermetallic particle break-up was characterized on the one hand by X-ray tomography (on industrially rolled sheets) and on the other hand mechanically based on finite element calculations. The new micromechanical model predicts the stress strain fields in the particles and at the particle-matrix interface during hot rolling. This work leads to two major outcomes. First a new failure criterion for complex shaped particles is developed. This new failure criterion introduces naturally a length scale depending on material toughness. The other major result concerns the prediction of particle break-up during hot rolling. The role of material parameters (Young modulus, toughness ...) and process parameters (rolling, temperature, strain) are analysed in detail., L'alliage d'aluminium AA5182, largement employé sous forme de tôles embouties pour les carrosseries, contient des particules intermétalliques Mg2Si et Alx(Fe,Mn). Dans le matériau brut de coulée, ces particules (d'une taille > 50 µm) présentent des formes complexes. Pendant le laminage à chaud, ces particules sont cassées et redistribuées dans le métal. Or, la taille et la distribution spatiale des particules intermétalliques contrôlent en grande partie la formabilité des tôles après transformation à froid.Cette étude identifie les paramètres morphologiques et mécaniques contrôlant la fragmentation des particules pendant le laminage à chaud. La rupture des particules intermétalliques a été caractérisée d'une part expérimentalement à l'aide d'observations par tomographie X (sur des tôles laminées industriellement) et d'autre part mécaniquement à partir de calculs éléments finis. Le nouveau modèle micromécanique prédit les champs de contraintes dans les particules et à l'interface particule-matrice pendant le laminage à chaud. Ce travail contribue d'un point de vue théorique à la mis en place d'un nouveau critère de rupture pour les particules intermétalliques et pour l'interface particule-matrice.Ce modèle a permis de mettre en avant plusieurs conclusions majeures quand à la prédiction de la rupture des particules pendant le laminage. En effet, l'orientation, l'étendue et la ténacité des particules jouent un rôle essentiel pour la rupture des particules. En revanche, les propriétés rhéologiques de la matrice (dans la gamme de laminage à chaud) ont une influence réduite. Enfin, l'étude a permis de confirmer, mécaniquement, l'existence de trois classes de particules obtenues par analyse morphologique (travaux d'E. Parra-Denis).

Dossier/Issue: 1 - Raconter le quotidien aujourd'hui - Dans L’adversaire, Emmanuel Carrère travaille l’opposition habituelle entre l’événement, qui se présente en saillie, et la vie quotidienne, qui constitue le creux morne et indéterminé. Ce laminage du quotidien et de l’événement se double d’un nivellement de la profondeur attribuée à la personnalité individuelle. L’impression de similitude des expériences vécues quotidiennement crée des identités collectives au sein desquelles l’individu peine à se constituer en sujet. En ce sens, L’adversaire donne à lire le quotidien non pas comme « un domaine intérieur, où règnent sécurité et confiance » (Bruce Bégout, La découverte du quotidien), mais comme le lieu d’une inquiétude irréductible et effarante.In L’adversaire, Emmanuel Carrère redefines the traditional contrast between the event, presented as emerging, and everyday life, which constitutes a vague and dismal hollow. This flattening effectof everyday life and the event is accompanied by the evacuation of depth attributed to the individual personality. From within the collective identities created by perceived similarities in daily experience, the individual struggles to constitute himself as a subject. L’adversaire thus offers a reading of the day-to-day not as “an interior domain, where security and confidence reign” (Bruce Bégout, La découverte du quotidien), but as the site of an anxiety that is both insurmountable and frightening.

When using an emulsion as a lubricant, one often observes a speed range with stable working conditions, namely friction remains approximately constant. But at higher speeds in some cases, above a critical speed in the m/s range, accelerating increases friction. As a consequence, the rolling mill cannot reasonably work at higher speed, limiting expected productivity gains. Why does friction increase, and how to avoid it?To answer this question, we try to relate global observations in strip rolling (“average friction”, Reich et al.) and lubricant film thickness measurements by Zhu et al. in a rather different context: Elasto-Hydrodynamics (EHD). Indeed, we consider that the behaviour observed in EHD provides a viable explanation to emulsion behaviour in strip rolling.To confirm this analogy between two sharply different situations, we turned to modelling. It is necessary to analyze the mechanisms which contribute to the formation of the lubricant film in both cases. The literature offers two kinds of diphasic thin lubricant film models: Szeri's and Wilson's. We completed and coupled them, noting that each may represent correctly the conditions prevailing in the diverse parts of the contact. In lubrication, the model developed shows that emulsification-related properties, such as the size of the oil droplets and their capacity to wet the solid surfaces and form a significant "plate – out film", are much more influential than oil-related properties (viscosity).; Lors de l'utilisation d'une émulsion en tant que lubrifiant, au-delà d'une plage de fonctionnement stable où le frottement reste à peu près constant, il existe souvent une vitesse critique de quelques m/s, au-delà de laquelle accélérer provoque une hausse du frottement. En conséquence, les lamineurs ne peuvent raisonnablement laminer pour des vitesses supérieures à cette vitesse critique. Les gains de productivité se voient ainsi plafonnés. Pourquoi cette augmentation, et comment pourrait-on l'éviter ?Pour répondre à cette question, nous avons d'abord mis en relation des mesures globales en laminage (frottement moyen, Reich et al.) avec des mesures d'épaisseur de film lubrifiant faites par Zhu et al. dans un contexte assez différent : l'Elasto-HydroDynamique (EHD). En effet, le comportement observé en EHD nous a paru susceptible de fournir une bonne explication au comportement relevé en laminage.Conforter cette analogie entre deux situations nettement différentes passe par la modélisation. Il faut cerner les mécanismes qui concourent à la formation du film lubrifiant dans les deux cas. Nous avons donc repris des modèles de la littérature : celui de Szeri et celui de Wilson. Nous les avons complétés et couplés, après avoir constaté que chacun devait représenter de manière satisfaisante les conditions régnant dans les diverses parties du contact.En matière de lubrification, le modèle développé montre que la taille des gouttes d'huile et la capacité qu'elles ont de s'adsorber, de former un plate-out conséquent constituent des paramètres nettement plus influents que la viscosité.

When using an emulsion as a lubricant, one often observes a speed range with stable working conditions, namely friction remains approximately constant. But at higher speeds in some cases, above a critical speed in the m/s range, accelerating increases friction. As a consequence, the rolling mill cannot reasonably work at higher speed, limiting expected productivity gains. Why does friction increase, and how to avoid it?To answer this question, we try to relate global observations in strip rolling (“average friction”, Reich et al.) and lubricant film thickness measurements by Zhu et al. in a rather different context: Elasto-Hydrodynamics (EHD). Indeed, we consider that the behaviour observed in EHD provides a viable explanation to emulsion behaviour in strip rolling.To confirm this analogy between two sharply different situations, we turned to modelling. It is necessary to analyze the mechanisms which contribute to the formation of the lubricant film in both cases. The literature offers two kinds of diphasic thin lubricant film models: Szeri's and Wilson's. We completed and coupled them, noting that each may represent correctly the conditions prevailing in the diverse parts of the contact. In lubrication, the model developed shows that emulsification-related properties, such as the size of the oil droplets and their capacity to wet the solid surfaces and form a significant "plate – out film", are much more influential than oil-related properties (viscosity).; Lors de l'utilisation d'une émulsion en tant que lubrifiant, au-delà d'une plage de fonctionnement stable où le frottement reste à peu près constant, il existe souvent une vitesse critique de quelques m/s, au-delà de laquelle accélérer provoque une hausse du frottement. En conséquence, les lamineurs ne peuvent raisonnablement laminer pour des vitesses supérieures à cette vitesse critique. Les gains de productivité se voient ainsi plafonnés. Pourquoi cette augmentation, et comment pourrait-on l'éviter ?Pour répondre à cette question, nous avons d'abord mis en relation des mesures globales en laminage (frottement moyen, Reich et al.) avec des mesures d'épaisseur de film lubrifiant faites par Zhu et al. dans un contexte assez différent : l'Elasto-HydroDynamique (EHD). En effet, le comportement observé en EHD nous a paru susceptible de fournir une bonne explication au comportement relevé en laminage.Conforter cette analogie entre deux situations nettement différentes passe par la modélisation. Il faut cerner les mécanismes qui concourent à la formation du film lubrifiant dans les deux cas. Nous avons donc repris des modèles de la littérature : celui de Szeri et celui de Wilson. Nous les avons complétés et couplés, après avoir constaté que chacun devait représenter de manière satisfaisante les conditions régnant dans les diverses parties du contact.En matière de lubrification, le modèle développé montre que la taille des gouttes d'huile et la capacité qu'elles ont de s'adsorber, de former un plate-out conséquent constituent des paramètres nettement plus influents que la viscosité.

L'augmentation constante de la circulation automobile a travers le monde fait des effluents gazeux un des problèmes majeurs de toutes les sociétés modernes. Tant d'un point de vue économique et écologique, chacun s'accorde sur le fait que la consommation de carburants fossiles utilisés dans le transport doit baisser, principalement en réduisant le poids des véhicules. Le développement de matériaux à hautes performances et à bas prix est donc indispensable. Pour atteindre cet objectif, cette étude visait à élucider les interactions entre la déformation et les transformations de phase dans les aciers a hautes performances qui pourraient remplir les conditions de réduction de poids. En effet, une large gamme de travaux a montrer que les transformations de phase induites mécaniquement (effet TRIP) de l'austénite peuvent être à l'origine d'une amélioration des propriétés mécaniques dans de nombreuses nuances d'acier. Les transformations de phase induites par la déformation dépendent de deux paramètres : la stabilité relative et l'énergie de fautes d'empilement de l'austénite, qui sont affectes par différents facteurs. Les interactions entre les transformations de phase et les propriétés mécaniques de différentes nuances Cr-Ni et Mn-Si-Al furent examinées sous plusieurs conditions de taille de grain, de température et d'état de chargement. Des relations particulières furent établies entre les phénomènes qui se produisent a l'échelle des grains individuels et a l'échelle macroscopique. Les mécanismes cristallographiques des transformations de phase successives (austénite - martensite e - martensite a') ont été mis en évidence. Finalement, différentes techniques de raffinage de la taille de grain furent utilisées pour produire des aciers inoxydables comportant des tailles de grain variées, et l'efficacité de ces techniques a été comparée. Pour cela, les cinétiques de retransformation, recrystallisation et croissance des grains ont été étudiées. La réduction de taille des grains par cycles de transformations de phase fut établie comme plus efficace de la méthode classique par déformation - recristallisation. The continuously increasing use of automobiles all over the world, is making of gas effluents one of the major concerns for all modern societies. From economical and ecological points of view, everyone agrees on the fact that the consumption of fossil fuels for transport must decrease, particularly by vehicle weight reduction. Development of high performance materials at low cost is therefore needed. In order to achieve this requirement, the present work aimed at investigating the interactions between straining and phase transformations in high performance steels that could meet the weight saving requirements. Indeed, a wide range of studies has shown that mechanically-induced phase transformations (TRIP effect) of the austenite may bring about improved mechanical properties in different steel grades. Strain-induced phase transformations depend on two parameters : the relative stability and the stacking fault energy of the austenite, which are affected by different factors. The interactions between the phase transformations and the mechanical properties of different Ni-Cr and Mn-Si-Al grades were examined under various conditions of grain size, temperature or stress state. Particular relationships were clearly established between the phenomena taking place at the scale of the individual grains and at the macroscopic scale. The crystallographic mechanisms of the successive strain-induced phase transformations (austenite - e-martensite - a'-martensite) has been clarified. Finally, different techniques of grain refinement were used to process stainless steels with various grain sizes, assessing the efficiency of these techniques. Therefore, the kinetics of retransformation, recrystallisation and grain growth were studied. Grain refinement by cycles of phase transformations was found more effective than the classical deformation - recrystallisation method. (FSA 3)--UCL, 2006

This study concerns the development of biaxial textured substrates for the second generation of high temperatures superconductor known as “coated conductor”. The substrate was obtained with a rolling annealed process. The materials used are industrial alloys Cu55Ni44Mn (Constantan) and Cu70Ni30. Compared to NiW alloys, generally used, these copper-nickel alloys are nonmagnetic at 77 K and thus allow AC applications; moreover they are cheaper. Tests on different rolling mills, with or without lubrication and by modifying the rate of work hardening made it possible to highlight skin effects and to optimize deformation processes. The annealing temperatures were selected following characterizations of texture before and after annealing as well as in-situ measurements by hard X-ray diffraction during the rise in temperature.Rollings higher than 98% and annealings between 900°C and 950°C in protective atmosphere made it possible to obtain ribbons having a strong cubic texture with an out of plan misorientation of 5° and an in plan misorientation of 8°. Part of the surface is however twinned (between 8% and 10%) which causes locally high disorientation.The surface roughness was controlled and improved by the use of mirror polished rollers, the optimization of the annealing conditions (atmosphere and length of the dwell) as well as the addition of an electropolishing stage.Mechanical and magnetic tests, as well as an oxidation study, were performed to check the behavior of the ribbon under the conditions of use and under the conditions met by the tape during the all process.A LZO protective layer was successfully coated on the substrate. The conditions of a pretreatment under sulphurized atmosphere, necessary to a good epitaxy of the layer were given.Finally, tests have been made to develop Cu-Ni-Y alloys which should allow to grow in-situ protective layer., Ce travail rend compte du développement de substrats à texture biaxiale pour les supraconducteurs à hautes températures critiques de seconde génération dit "coated conductor". Le substrat a été obtenu par un procédé de laminage recuit. Les matériaux utilisés sont des alliages industriels Cu55Ni44Mn (Constantan) et le Cu70Ni30. Comparativement au NiW généralement utilisé, ces cupronickels sont non magnétiques à 77 K et permettent donc des applications en courant alternatif ; ils sont en outre moins onéreux.Des essais sur des laminoirs différents, avec ou sans lubrification et en modifiant le taux d'écrouissage ont permis de mettre en évidence des effets de peau et d'optimiser le procédé de déformation.Les températures de recuit ont été choisies à la suite de caractérisations de texture avant et après le recuit ainsi que de mesures in-situ par diffraction de rayons X durs durant la montée en température.Des laminages supérieurs à 98% et des recuits entre 900°C et 950°C en atmosphère protectrice ont permis d'obtenir des rubans ayant une forte texture cubique : désorientations hors du plan (DT) de 5° et dans le plan de 8°. Une partie de la surface est cependant maclée (entre 8% et 10%). Celle-ci entraîne localement de fortes désorientations.L'état de surface a été contrôlé et amélioré par l'utilisation de rouleaux polis miroirs, l'optimisation des conditions de recuit (atmosphère et durée du palier) ainsi que l'ajout d'une étape d'électropolissage.Des essais mécaniques et magnétiques ainsi qu'une étude d'oxydation ont été pratiqués pour vérifier le comportement du ruban dans les conditions d'utilisation comme dans les conditions rencontrées pendant les différents étapes de la réalisation du câble.Le dépôt d'une couche d'oxyde protectrice LZO, sur le substrat a été réalisé avec succès. Les conditions d'un prétraitement sous atmosphère sulfurée, nécessaire à une bonne épitaxie de la couche, ont été déterminées : 1 h à 600°C avec un flux à 0,2 ppm d'H2S.Enfin des essais sur le développement d'un alliage à barrière de diffusion in situ Cu Ni Y permettant de s'affranchir de la première couche tampon ont été menés.

Non disponible / Not available, Ce travail de thèse a pour but de contribuer à l'étude du comportement mécanique et de l'évolution microstructurale d'un acier inoxydable austénitique allié à l'azote : l'Uranus B66. La caractérisation mécanique est réalisée par des essais de compression sous sollicitation quasi-statique, quasi-dynamique et dynamique dans un domaine de température (77-673 K). Les essais dynamiques sont réalisés sur des barres de Hopkinson. L'évolution microstructurale est suivie par des observations en microscopie électronique en transmission. Une loi de comportement mécanique est identifiée et validée à l'aide d'essais d'impact sur cible rigide (tests de Taylor). Dans l'objectif d'améliorer ses propriétés mécaniques, le matériau est soumis à deux procédés de durcissement: le laminage à mi-chaud et les impacts de choc plans. Une étude comparative du comportement mécanique de ce matériau avec trois autres alliages à l'azote qui différent essentiellement par leur teneur en nickel est réalisée.